Аналіз можливості появи характерних для виробництва джерел запалювання
При проведенні аналізу пожежної небезпеки необхідно встановити які теплові прояви можуть привести до наявності горючого середовища у даному ТП [5,6,8,10].
Тепловий прояв може стати джерелом запалювання у тому випадку, якщо він характеризується:
1. Температурою, достатньою для початку процесу горіння. (Температура потенційного джерела запалювання повинна бути вище ніж температура самоспалахування tДЗ > tсс );
2. Достатньою потужністю джерела запалювання. (Енергія джерела запалювання більше ніж мінімальна енергія запалювання WДЗ > Wmin);
3. Тривалістю впливу джерела запалювання на горюче середовище. (Термін дії джерела запалювання повинен бути не менш ніж період індукції горючого середовища τДЗ > τінд).
Для полегшення процесу виявлення потенційних джерел запалювання необхідно провести їх аналіз по групам:
1. Відкрите полум’я та розжарені продукти згоряння;
2. Теплові прояви механічної енергії;
3. Теплові прояви хімічної енергії;
4. Теплові прояви електричної енергії
В розділі необхідно розглянути можливість займання від відкритого полум’я та розжарених продуктів згоряння тільки у тому разі, якщо вони обумовлюються технологічним регламентом виробництва.
Пожежна небезпека полум’я обумовлюється температурою факелу та часу його впливу на горючу речовину. Пожежонебезпечні параметри деяких видів полум’я та малокалорійних джерел тепла наведені у таблиці додатку 4.
Відкрите полум’я небезпечне не тільки при безпосередньому контакті з горючим середовищем, але й при його випромінюванні. Інтенсивність випромінювання розраховується за формулою:
, (1.25)
де gр - інтенсивність випромінювання, Вт/м2; εпр – ступінь чорнуватості полум’я; 5.7 – коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла, Вт/(м2*К); Тф – температура факелу, К; Тсс – температура самоспалахування горючої речовини, К; ф1-ф – коефіцієнт випромінювання між полум’ям та горючим матеріалом [12].
Ступінь чорноти полум’я εпр та коефіцієнт випромінювання між полум’ям та горючим мате2耀алом ф1-ф визначаються за методиками, що розглядалися при вивченні дисципліни “Термодинаміка та теплопередача”. Критичні значення інтенсивності випромінювання в залежності від часу випромінювання для деяких речовин надані у таблиці 3 додатку 3.
При аналізі можливих джерел запалювання від теплових проявів механічної енергії необхідно встановити наявність технологічних операцій при яких можуть проходити механічні процеси з виділенням енергії. До подібних можна віднести: роботу редукторів, підшипників, особливо підшипників ковзання при недостатньому змащуванні, робота з перевантаженням транспортерних стрічок та приводних ременів, підвищення температури при терті в місцях де намотуються волокнисті матеріали на вали машин [5,6].
Процеси стиснення газів теж проходять з виділенням енергії. Одним з найбільш небезпечних теплових проявів є фрикційні іскри, що утворюються при ударах твердих тіл.
Максимальну температуру підшипників ковзання за відсутності змащення та примусового охолодження визначають за формулою:
, (1.26)
де tп.к. – максимальна температура підшипників ковзання, оС; tср- температура середовища, оС; a – коефіцієнт потужності, Вт; αзаг– коефіцієнт теплообміну між поверхнею та середовищем, Вт/(м2К); S – площа поверхні теплообміну підшипника, м2 [12].
Коефіцієнт теплообміну αзаг між поверхнею та середовищем визначається за формулою:
| якщо tп.к.> 60 оС | 
| (1.27) |
| якщо tп.к.£ 60 оС | 
| (1.28) |
Коефіцієнт потужності a визначається за формулою:
, (1.29)
де N - сила, що діє на підшипник, кг; d –діаметр шипа валу, м; n – частота обертання валу, хвл.-1; f– коефіцієнт тертя ковзання, який надано в таблиці 4 додатку 3 [10].
За розглянутою методикою можна також визначити температуру нагрівання стрічки під час її пробуксовування на ведучому барабані транспортеру. В цьому випадку N – сила натягу стрічки, кг; d –діаметр барабану, м; S – площа поверхні барабану, м2.
Стиснення газів в компресорах супроводжується підвищенням температури. Температуру газу при стисненні визначається за формулою:
, (1.30)
де Тп і Тк - початкова і кінцева температура газу, К; Рп і Рк - початковий і кінцевий тиск, Па; k- показник адіабати, що визначається за формулою:
, (1.31)
де Ср і Сv – ізобарна та ізохорна питома масова теплоємність газу, Дж/(кг К).
Визначаючи наявність джерел запалювання під час утворення іскор безпосередньо в горючому середовищі, необхідно розрахувати енергію іскри WДЗ в Дж, та порівняти його з мінімальною енергією запалювання Wmin.
Енергія іскри визначається як кількість тепла, яка передається від краплі металу до горючого матеріалу і розраховується:
, (1.32)
де Ct– питома масова теплоємність металу при середній температурі 0,5*(tк + tсс) , Дж/(кг·К); tк – температура краплі металу, оС; tсс - температура самоспалахування горючого матеріалу, оС.
Фрикційна іскра може стати джерелом запалювання, якщо виконується умова:
(1.33)
Повна методика визначення можливості підпалювання фрикційними іскрами та іскрами при коротких замкненнях надана в додатках [13].
Хімічні реакції, що протікають в технологічному процесі та при зберіганні речовин можуть приводити до появлення джерел запалювання [5].
В КП розглядаються такі теплові прояви, як самоспалахування та самозаймання. Для визначення можливості самоспалахування необхідно провести пошук у довідниковій літературі [4] температури самоспалахування tсс. (оС). При необхідності можна провести розрахунок температури самоспалахування по довжині вуглецевого ланцюга.
Після цього визначається температурний режим технологічного процесу та максимальної температури нагріву поверхонь технологічного обладнання tроб.(оС). Умова запобігання запалювання від самоспалахування визначається як:
<
(1.34)
Для визначення можливості виникнення процесу самозаймання необхідно розглянути умови процесу теплового самозаймання [10].
Мінімальна температура середовища, при якій відбувається теплове самозаймання визначається так:
, (1.35)
а час нагрівання речовин до моменту самозаймання з формули:
, (1.36)
де tс – температура навколишнього середовища оС; tс -час нагрівання, год.; Ар, Ав,nр , nв – емпіричні константи; Sпит – питома поверхня тепловіддачі, м-1.
Для визначення можливості хімічного самозаймання необхідно визначити які хімічні екзотермічні реакції можуть проходити при контакті речовин, що обертаються у технологічному процесі. Для визначення можливості хімічного самозаймання речовин необхідно скористатися таблицею 7 [10].
Повний аналіз можливих джерел запалювання від теплових прояв електричної енергії в розрахунково-пояснювальній записці курсового проекту можна не проводити, але потрібно визначити можливість утворення зарядів статичної електрики. Показником, що характеризує здатність речовин є питомий електричний опір Rпит. Вважається, що речовина здатна до накопичення зарядів статичної електрики якщо її питомий електричний опір Rпит перевищує критичне значення:
>